設(shè)計(jì)制作一串聯(lián)型連續(xù)可調(diào)直流穩(wěn)壓正電源電路

數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 第 1 頁(yè) 欽欽 州州 學(xué)學(xué) 院院 數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 課題名稱(chēng)：課題名稱(chēng)：設(shè)計(jì)制作一串聯(lián)型連續(xù)可調(diào)直流穩(wěn)壓正電源電路 院院 系系 物理與電子科學(xué)學(xué)院 專(zhuān)專(zhuān) 業(yè)業(yè) 電子信息工程 學(xué)學(xué) 生生 班班 級(jí)級(jí) 電信本 121 姓姓 名名 梁 * 指導(dǎo)教師姓名指導(dǎo)教師姓名 梁韶華、 梁維源、朱劍鋒 2015 年 7 月 數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 第 2 頁(yè) 模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 設(shè)計(jì)題目：設(shè)計(jì)制作一串聯(lián)型連續(xù)可調(diào)直流穩(wěn)壓正電源電路 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 設(shè)計(jì)任務(wù)和要求 輸出直流電壓 1.510V 可調(diào)； 輸出電流 IOm=300mA；（有電流擴(kuò)展功能） 穩(wěn)壓系數(shù) Sr0.05； 具有過(guò)流保護(hù)功能。 設(shè) 計(jì) 要 求 1.調(diào)研、查找并收集資料。 2.總體設(shè)計(jì)。 3.硬件設(shè)計(jì):：用 A4 紙畫(huà)出硬件的接線圖。 4.撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（字?jǐn)?shù)約 2500 字左右） 。 5.參考資料目錄 數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 第 3 頁(yè) 目目 錄錄 摘要 前言 第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)與方案 第二章 設(shè)計(jì)電路圖 第三章 原件及其介紹 第四章 設(shè)計(jì)原理及參數(shù)計(jì)算 第五章 實(shí)驗(yàn)仿真結(jié)果 第六章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及其分析 第七章 實(shí)驗(yàn)結(jié)論及其體會(huì) 附表 元件清單 數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 第 4 頁(yè) 摘摘 要要 隨著生活的各式各樣，我們生活所需要的產(chǎn)品的品種也越來(lái)越多，其中絕 大多數(shù)產(chǎn)品為電子產(chǎn)品，不同的產(chǎn)品工作時(shí)所需要的電源電壓也不同，因而對(duì) 電源的性能和參數(shù)要求也不同。 目前，各種直流電源產(chǎn)品充斥著市場(chǎng)，電源技術(shù)已經(jīng)比較成熟。然而，基 于成本的考慮，對(duì)于電源性能要求不是很高的場(chǎng)合，可采用帶有過(guò)流保護(hù)的集 成穩(wěn)壓電路，同樣能滿(mǎn)足產(chǎn)品的要求。 本次設(shè)計(jì)的題目為設(shè)計(jì)一串聯(lián)型可調(diào)直流穩(wěn)壓正電源：先是經(jīng)過(guò)家用交流 電源流過(guò)變壓器得到一個(gè)大約十五伏的電壓 U1，然后 U1經(jīng)過(guò)一個(gè)橋堆進(jìn)行整流 在橋堆的輸出端加兩個(gè)電容 C1、C2進(jìn)行濾波，濾波后再通過(guò) LM317（具體參數(shù) 參照手冊(cè)）輸出300mA 的電流。在 LM317 的輸出端加一個(gè)電阻 R2，調(diào)整端加一 個(gè)電位器 RP1，這樣輸出的電壓就可以在 1.510V 范圍內(nèi)可調(diào)。 經(jīng)過(guò)自己對(duì)試驗(yàn)原理的全面貫徹，以及相關(guān)技術(shù)的掌握，和反復(fù)的調(diào)試， 經(jīng)過(guò)自己的不斷的努力，老師的耐心的指導(dǎo)，終于把這個(gè)串聯(lián)型兩路輸出直流 穩(wěn)壓輸出正電源電路。 關(guān)鍵詞：兩路 固定 可調(diào) 直流穩(wěn)壓電源 前前 言言 隨著社會(huì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，對(duì)電子產(chǎn)品的性能要求也更高。 我們做為 21 世紀(jì)的一名學(xué)電子的大學(xué)生，不僅要將理論知識(shí)學(xué)會(huì)，更應(yīng)該將其 應(yīng)用與我們的日常生活中去，使理論與實(shí)踐很好的結(jié)合起來(lái)。電子課程設(shè)計(jì)是 電子技術(shù)學(xué)習(xí)中的一個(gè)非常重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)，能夠真正體現(xiàn)我們是否完全吸收 了所學(xué)的知識(shí)。 在電子市場(chǎng)，各種各樣的串聯(lián)穩(wěn)壓電源琳瑯滿(mǎn)目，但大多數(shù)成本都不低， 基于成本考慮，我們可以應(yīng)用所學(xué)的知識(shí)自己設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的電路。大部分電 壓都是正電源，而人們的需求也日益豐富，所以直流穩(wěn)壓負(fù)電源也越來(lái)越多。 尤其是在學(xué)校，我們所用的許多電源都是自己學(xué)校設(shè)計(jì)的，電壓大概在 120 之間可調(diào)。 雖然現(xiàn)在的電源很普遍，技術(shù)也很成熟，但其中的電路設(shè)計(jì)分析的思路仍 值得我們?nèi)W(xué)習(xí)和研究。又因?yàn)槠浜?jiǎn)單、易做、易設(shè)計(jì)。對(duì)材料無(wú)特別要求的 特點(diǎn)。使得直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)能廣泛應(yīng)用與課程設(shè)計(jì)中。 數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 第 5 頁(yè) 第一章第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)與設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)任務(wù)與設(shè)計(jì)方案 設(shè)計(jì)制作一串聯(lián)型可調(diào)兩路輸出直流穩(wěn)壓正電源電路設(shè)計(jì)制作一串聯(lián)型可調(diào)兩路輸出直流穩(wěn)壓正電源電路 一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 （1）輸出直流電壓 1.510V 可調(diào)； （2）輸出電流 IOm=300mA； （3）穩(wěn)壓系數(shù) Sr0.05； （4）具有過(guò)流保護(hù)功能 二、方案設(shè)計(jì)與論證二、方案設(shè)計(jì)與論證 直流穩(wěn)壓電源是電子設(shè)備能量的提供者，對(duì)直流電源要求是：輸出電壓的 幅值穩(wěn)定、平滑、變換頻率高、負(fù)載能力強(qiáng)、溫度穩(wěn)定性好。 （1）整流電路：交流電壓轉(zhuǎn)變成單向脈動(dòng)直流電 a、半波整流：其原理是利用半導(dǎo)體的導(dǎo)通性組成的各種整流電路。 U0=U2=0.45U2 tdu 0 0 2 1 tdtu 0 2sin 2 2 1 2 b、橋式整流：然而單相橋式整流電路與半波整流電路相比，在相同的變壓 器副邊電壓下，對(duì)二極管的參數(shù)要求式一樣的，并且還具有輸出電壓高、變壓 器利用率高、脈動(dòng)小、見(jiàn)笑了輸出電壓的脈動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，因此在次設(shè)計(jì)中我選用 單相橋式整流電路。 （2）濾波電路：經(jīng)整流后的電壓仍具有較大的交流分量，不能直接輸出變?yōu)橹?流電源，必須通過(guò)濾波電路將交流分量濾掉。盡量保留其輸出中的直流分量， 才能獲得比較平滑的直流分量，使之波形變得平滑，接近理想的的直流電源。 所以可以利用電容兩端電壓不能突變或流經(jīng)電感的電流不能突變的特點(diǎn)，將電 容與負(fù)載并聯(lián)，或?qū)㈦姼信c負(fù)載串聯(lián)就能起來(lái)濾波作用。 （3）穩(wěn)壓電路：由于濾波后的直流電壓 Ui 受電網(wǎng)電壓的波動(dòng)和負(fù)載電流變化 的影響（T 的影響）很難保證輸出電流電壓的穩(wěn)定。所以必須在濾波電路和負(fù) 載一直加上穩(wěn)壓電路，才能保證輸出直流電壓的進(jìn)一步穩(wěn)定。 如圖就是由橋堆和電容組成的整流濾波電路 數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 第 6 頁(yè) 當(dāng)交流電電流流過(guò)橋堆時(shí)，負(fù)方向的電流改變方向，以正方向的形式從橋 堆中流出，從而形成如圖中的綠色部分的電流。當(dāng)這種電流經(jīng)過(guò)電容的濾波效 果就形成了較為平滑的直流電流。 第二章第二章 設(shè)計(jì)電路圖設(shè)計(jì)電路圖 設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)的路設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)的路 第三章第三章 元件及其介紹元件及其介紹 （1 1）變壓器：）變壓器： 變壓器的最基本型式，包括兩組繞有導(dǎo)線之線圈，并且彼此以電感方式稱(chēng)合 一起。當(dāng)一交流電 (具有某一已知頻率)流于其中之一組線圈時(shí)，于另一組線圈 中將感應(yīng)出具有相同頻率之交流電壓，而感應(yīng)的電壓大小取決于兩線圈耦合及 磁交鏈之程度。 一般指連接交流電源的線圈稱(chēng)之為一次線圈;而跨于此線圈的電壓稱(chēng)之 為一次電壓.。在二次線圈的 感應(yīng)電壓可能大于或小于一次電壓，是由 一次線圈與二次線圈間的 匝數(shù)比所決定的。因此，變壓器區(qū)分為升壓與 降壓變壓器兩種。 在此次實(shí)驗(yàn)中我們采用降壓變壓器，目的是將 220V 交流電降到我們所需的 的范圍。 （2 2）二極管：）二極管： 型號(hào)型號(hào) 1N40071N4007 4 個(gè)二極管組成整流電路，調(diào)整電流方向。在實(shí)驗(yàn)中，我們的設(shè)計(jì)的是直流 電源，所以我們需對(duì)降壓產(chǎn)生的交流進(jìn)行整流。 （3 3）三端穩(wěn)壓器：）三端穩(wěn)壓器： 型號(hào)型號(hào) LM317TLM317T 三端穩(wěn)壓器，主要有兩種，一種輸出電壓是固定的，稱(chēng)為固定輸出三端穩(wěn)壓 器，另一種輸出電壓是可調(diào)的，稱(chēng)為可調(diào)輸出三端穩(wěn)壓器，其基本原理相同， 均采用串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。在線性集成穩(wěn)壓器中，由于三端穩(wěn)壓器只有三個(gè)引出 端子，具有外接元件少，使用方便，性能穩(wěn)定，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，因而得到廣 泛應(yīng)用。 數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 第 7 頁(yè) （4 4）電容：）電容： 1 1 個(gè)個(gè) 0.1uF0.1uF 1 1 個(gè)個(gè) 10uF10uF 1 1 個(gè)個(gè) 470uF470uF 1 1 個(gè)個(gè) 2200uF2200uF （5 5）電阻：）電阻： 1 1 個(gè)個(gè) 220220 1 1 個(gè)個(gè) 10k10k 電位器電位器 5k5k （6 6）二極管：）二極管：2 2 個(gè)個(gè) 41484148 （7 7）電源指示燈：）電源指示燈：1 1 個(gè)個(gè) LED_REDLED_RED 第四章第四章 設(shè)計(jì)原理及參數(shù)計(jì)算設(shè)計(jì)原理及參數(shù)計(jì)算 一、電路工作原理一、電路工作原理 當(dāng) 220 交流電經(jīng)變壓器產(chǎn)生低壓交流電時(shí)，電流信號(hào)經(jīng)過(guò)電橋整流時(shí)產(chǎn)生 單向脈動(dòng)電壓，然后再經(jīng)過(guò)濾波電路的濾波輸出交流成分較少的平滑的直流電 壓，最后輸出范圍為 1.510V 的電壓。 二、元件參數(shù)的計(jì)算二、元件參數(shù)的計(jì)算 電容 C1用于抵消長(zhǎng)線傳輸而引起的電感，其容量可選擇在 1uF 以下，故選 擇 C1為 0.1uF 的電容；電容 C2的選擇，因?yàn)?C2為濾波電容，從理論上來(lái)講， 濾波電容越大，放電過(guò)程越慢， ，平均值越高，故選擇 C2為 2200uF 的電容。電 容 C3改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)，以減小輸出電壓中的紋波，故選擇 C3=10uF 的電容。 C4使輸出電壓平滑穩(wěn)定，故選擇 C4=470uF 的電容。 LM317 三端可調(diào)雙電源穩(wěn)壓電路，正輸出電壓是可調(diào)的。電路中的 VREF=V31(或 V21)=1.2V，R2=(120240),為保證空載情況下輸出電壓穩(wěn)定，故 選擇 220。選擇 RP1為 5k，使電壓在 1.510V 之間可調(diào)。 第五章第五章 實(shí)驗(yàn)仿真結(jié)果實(shí)驗(yàn)仿真結(jié)果 用 Proteus 仿真軟件對(duì)設(shè)計(jì)的直流穩(wěn)壓電源進(jìn)行仿真。 第六章第六章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析 實(shí)驗(yàn)焊接、調(diào)試及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析實(shí)驗(yàn)焊接、調(diào)試及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 按照畫(huà)好的電路圖，把元器件放在 PCB 板上進(jìn)行排版，然后按照元器件從 低到高進(jìn)行焊接。不能靠板上的線路連接的，用到導(dǎo)線連好，完成一個(gè)完整的 數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 第 8 頁(yè) 電路。然后在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行調(diào)試。 在接入輸入信號(hào)好，用萬(wàn)用表測(cè)量輸出數(shù)值其結(jié)果如下： 輸入電壓 U=220V f=50Hz 電位器 RP1() 05000 輸出電壓（V） 1.2614.70 在此次設(shè)計(jì)任務(wù)中雖然實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理想結(jié)果有一定的誤差，但是還是滿(mǎn)足 設(shè)計(jì)任務(wù)。在現(xiàn)實(shí)生活中，精準(zhǔn)的直流電源不可能這么簡(jiǎn)單，要是實(shí)現(xiàn)更加接 近理想的情況這需要更多的器件，通過(guò)復(fù)雜的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。 第七章第七章 實(shí)驗(yàn)結(jié)論及體會(huì)實(shí)驗(yàn)結(jié)論及體會(huì) 結(jié)論與心得結(jié)論與心得 在上了模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程之后，我發(fā)現(xiàn)了許多的問(wèn)題。發(fā)現(xiàn)自己 對(duì)模擬電子這門(mén)課還存在很多的不足之處，理論知識(shí)的理解不是很深。通過(guò)對(duì) 該電路的設(shè)計(jì)、調(diào)試，使我學(xué)會(huì)運(yùn)用了用選擇器整流二極管、濾波器、濾波電 容及集成穩(wěn)壓器來(lái)設(shè)計(jì)直流穩(wěn)壓電源。 然而在調(diào)試過(guò)程我們沒(méi)有充分的考慮輸入電壓達(dá)不到要求，從而導(dǎo)致調(diào)試 結(jié)果與理論只有一定差距。盲目地從電路中找錯(cuò)誤，浪費(fèi)許多時(shí)間。這使我懂 得要如何分析錯(cuò)誤來(lái)源，使我更加快速而精準(zhǔn)的找出錯(cuò)誤所在的地方。以后要 自己更加細(xì)心。 在這次課設(shè)中充分鍛煉了自己的動(dòng)手能力，熟練掌握了焊接技術(shù)。學(xué)會(huì)了 如何查找資料是自己的設(shè)計(jì)達(dá)到合理的要求，